电力论文
摘要：文章以STC89C52作为控制芯片设计了太阳能风能发电路灯控制器。硬本设计分为两部分，一部分是充电电路，由太阳能风能给锂电池充电，另一部分是实现路灯控制器的功能，由光敏电阻传感器检测光照，光线亮则灯灭，反之灯亮。文章通过太阳能风能高效混合利用的方式给路灯供电，实现了节能管理和资源合理利用，具有较高应用价值。
关键词：太阳能风能； 52单片机； 路灯控制器； 光敏电阻传感器；
随着时代的发展，人类越来越意识到能源的重要性，对能源消耗过快有了危机感，人类迫切想要寻找可被代替的新能源。其中，风能和太阳能作为大自然取之不尽、用之不竭的可再生的能源，是21世纪被看好的新能源。路灯是生活中最常见的基础设施，若要用传统的方式为数量众多的路灯铺设低压输电线路，不仅耗费大量人力和资源，而且对线路的维修资金也数量庞大，因此选择安装太阳能风能互补路灯是一项非常可行的节能减排措施[1].本设计拟采用52单片机作为主控制单元，太阳能电池板和风机为发电电路，锂电池为充放电保护电路，结合升压模块和稳压电路，实现太阳能风能高效混合利用的方式给路灯供电[2].
1 系统硬件设计
本设计以STC89C52的单片机为控制器。用开关检测电路控制光敏电阻传感器是手动检测还是自动检测光照[3],从而控制LED灯是亮或灭。太阳能风能发电给锂电池充电，锂电池作为电源给单片机供电使程序正常运行。
1.1 单片机最小系统设计
本设计的最小系统电路选择STC89C52芯片作为控制单元，包括电源电路、复位电路和时钟电路。
1.2 电源模块设计
TP4056是一款采用恒定电流或恒定电压线性充电器，其底部自带散热片，且内部有防止电流回流的设计，使得TP4056模块更受欢迎。TP4056锂电池充电模块接口原理图如图1所示。
1.3 太阳能电池板发电模块设计
太阳能电池板是一种光电半导体薄片，可以利用太阳光直接发电，是一种在阳光照射下直接或间接将太阳辐射能量转化为光电效应或光化学效应的电能的装置[4].
图1 TP4056锂电池充电模块接口原理图
本系统选择的太阳能电池板型号9V220mA,本身不具备储电功能，使用寿命为20~25年。其电路原理图如图2所示。
1.4 风机发电模块设计
风力发电机的原理是将风能转化成电能的装置[5].本系统中选择5V风力发电机模块作为发电元件，风机发电后经过L7805CV芯片稳压后稳在5V,再给锂电池进行充电。风力机发电原理图如图3所示。
1.5 GMDZ光敏电阻传感器模块设计
光敏电阻传感器是利用光敏元件将光信号转换成电信号的传感器，原理是基于内光电效应。工作过程：光敏电阻传感器接收光信号，将检测到的光信号转化成模拟电压信号AO与LM393比较器连接，得出数字信号DO.光敏电阻传感器模块原理图如图4所示。
1.6 路灯控制器设计
控制器是整个设计中最重要的部分[6],有以下2个作用。控制器的原理图如图5所示。
（1）维持系统的稳定运行。由于风能和太阳能在发电过程中会有随机性和不稳定性，产生的电压也会不稳定，电路中的负载和锂电池状态也会不断变化，因此就需要控制器会根据不同的情况及时调整。
图2 太阳能电池板发电原理图
图3 风力机发电原理图
图4 光照传感器接口原理图
图5 控制器原理图
（2）保护电路。控制器能起到保护电池的作用，通过检测电池的工作状态调整电池充放电的临界点，达到延长电池的使用寿命。
2 系统软件设计
系统主程序设计主要包括4部分，系统软件流程图如图6所示。
（1）系统初始化：当单片机通电工作时，首先对整个系统的函数进行初始化操作，其中包括定时器、传感器、串口、LED、电机、按键、拨动开关等。
（2）开关位置确定：进入主程序，确认拨动开关的位置是手动检测还是自动检测，若自动控制，则光敏电阻传感器检测到光弱时灯亮起；若手动控制，则通过开关直接开灯和关灯。
（3）光照检测：由光敏电阻传感器检测光的强弱，由以及判断处理后，控制灯是亮是灭。
（4）灯的修改：灯在光线弱的时候亮，可以根据光线弱时对应的电流大小，控制电流计的大小，可以控制灯在不同程度的弱光亮起。
3 结束语
文章以STC89C52作为控制芯片设计了太阳能风能发电路灯控制器。采用9V太阳能电池板和5V风机进行发电，太阳能电池光伏发电电压需要降压模块降到5V才能给锂电池充电，并采用由光敏电阻传感器检测光照，自动实现路灯的控制。本设计尚存在一定的不足需要解决，比如引入定位装置方便故障的及时检修、在城市道路和住宅区可以安装黄光路灯等。
图6 系统软件流程图
参考文献
[1]张为民。基于VB风光互补路灯控制器监控软件的设计开发[J].工业控制计算机，2013,26（5）：44-45.
[2]Egido M Lorenzo ET.The Sizing of Stand Alone PVSystcms:a Review and aProposed New Method[J].Solar Energy Materials and Solar Cells,1992,26（2）：51-69.
[3]张鹏辉。一种锂电池充电电路的测试方法[J].电子与封装，2016,16（9）：10-13+30.
[4]谭传武，刘立君，周玲，等。一种用于电源管理芯片中的电荷泵升压CMOS电路设计[J].电子测量技术，2018,41（18）：6-9.
[5]聂鑫。高效率风光互补路灯控制器的设计与实现[D].广州：华南理工大学，2010.
[6]张徐辉。智能路灯控制器的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2017.